CN109228444A - 一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术 - Google Patents

一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术。利用超临界二氧化碳、二氯氟乙烷作为发泡剂，借助于注塑机的螺杆特殊设计，将超临界二氧化碳气体、二氯氟乙烷气体与熔融热塑性聚氨酯混合均匀形成了聚合物/气体均相体系。利用双螺杆挤出、剪切、加热将TPU聚合物与其他混合均匀，通过单螺杆降温，与注塑系统配合形成有压力的的平衡状态，形成大量的微孔气泡核；在注塑充模过程中降低压力，配合充模时间来改善泡孔结构的，发泡成核的热塑性聚氨酯聚合物注入模具冷定型。本发明可在同一只发泡鞋中底任意部份调整软硬度、密度，并可大大提高鞋中底制作成鞋子穿着舒适度，减少生产工艺流程及生产成本。

Description

一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术
技术领域
本发明涉及鞋材类用TPU发泡鞋中底，属于新材料中高分子材料里的高分子材料的新型加工和应用技术，特别是一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术。
背景技术
近年来，随着各类新型材料的开发与应用，发泡鞋底的耐磨性能和拉伸性能差的致命弱点得到极大改善，其研制与应用也广为流行。发泡鞋底材料与传统实心鞋底材料相比有轻盈舒适、物理性能优异、成本较低等优点，在鞋底市场有很大的发展潜力。在鞋材领域，阿迪达斯公司将德国巴斯夫公司研发的E-TPU用于鞋底，即Boost鞋中底系列，使跑步鞋取得革命性的进步，但Boost鞋中底是采用TPU原料经过加工生产成ETPU颗粒，再通过模具热压、冷压定型成鞋中底，其软硬度无法采用多种密度来完成整个鞋中底的制作生产，导致制作成鞋子后，会发现鞋跟部份比较软，跑步起来很不舒服；且Boost鞋中底技术在鞋材上的运用已被阿迪达斯品牌买断使用权，现在国内、国外品牌都无法正常使用ETPU发泡材料在鞋底上的运用。因此，开发用于制鞋、鞋中底的新型发泡注塑技术将具有巨大的市场前景。
发明内容
为了提高鞋子穿着舒适度，改善鞋中底生产技术，减少生产工艺流程及生产成本，本发明提供了一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术，其特征在于包括如下步骤：
（1）将热塑性聚氨酯固体颗粒由料斗通过计量称定量加入机筒，通过螺杆的机械摩擦和加热器的加热作用使颗粒熔融；
（2）将超临界二氧化碳、二氯氟乙烷气体混合由高压泵增压后通过计量阀的控制，将原料质量0.4%～0.8%的混合气体注入机筒内的热塑性聚氨酯熔融体中，然后通过双螺杆的混合元件以及单螺杆输送降温静态混合器将热塑性聚氨酯/二氧化碳、二氯氟乙烷气体两相体系混合为均相体系；
（3）随后进入注塑系统储料室进一步均化，形成冷相发泡物，通过加热器将体系快速加热，使气体在热塑性聚氨酯熔融体中的溶解度急剧下降，气体从热塑性聚氨酯熔融体中析出形成大量的微孔气泡核；
（4）当型腔充满压缩空气后，螺杆旋转挤压使含有大量微细气泡核的热塑性聚氨酯熔融体注入型腔内进行充模；
（5）当充模结束后，型腔内压力的下降使气泡膨胀，同时模具的冷却作用使泡体固化定型。
优选的，所述步骤（1）中热塑性聚氨酯固体颗粒投料前需采用真空干燥箱经80℃干燥3h。
优选的，所述步骤（1）中热塑性聚氨酯固体颗粒熔融条件为温度135～210℃，时间15～25min。
优选的，所述步骤（2）中超临界二氧化碳、二氯氟乙烷的添加量为热塑性聚氨酯投料量的0.4～0.8%。
优选的，所述步骤（3）中发泡条件为加热温度150～190℃，发泡时间15～20min。
优选的，所述步骤（3）中为了防止机筒内已形成的气泡核长大，机筒内保持高压，双螺杆部分为5～10Mpa，单螺杆部分为8～20Mpa。
优选的，所述步骤（4）中型腔内充满压缩空气后形成10～20MPa的背压，减少气泡在充模过程中的膨胀。
优选的，所述步骤（4）中充模模具温度为130～170℃，注射时间为0.5s～2s。
优选的，所述步骤（5）中型腔内压力的下降速率为0.4MPa/min。
与现有技术相比本发明所述的一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术具有以下有益效果，本发明利用超临界二氧化碳、二氯氟乙烷作为发泡剂，借助于注塑机的螺杆特殊设计，将超临界二氧化碳气体、二氯氟乙烷气体与熔融热塑性聚氨酯混合均匀形成了聚合物/气体均相体系。利用双螺杆挤出、剪切、加热将TPU聚合物与其他混合均匀，通过单螺杆降温，与注塑系统配合形成有压力的的平衡状态，形成大量的微孔气泡核；在注塑充模过程中降低压力，配合充模时间来改善泡孔结构的，发泡成核的热塑性聚氨酯聚合物注入模具冷定型。本发明可在同一只发泡鞋中底任意部份调整软硬度、密度，并可大大提高鞋中底制作成鞋子穿着舒适度，减少生产工艺流程及生产成本。
具体实施方式
【实施例1】
一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术，包括如下步骤：
（1）将经真空干燥箱80 ℃干燥3h的热塑性聚氨酯固体颗粒由料斗通过计量称定量加入机筒，通过螺杆的机械摩擦和加热器的加热作用使固体颗粒在温度135℃条件下熔融25min；
（2）将超临界二氧化碳、二氯氟乙烷气体混合由高压泵增压后通过计量阀的控制，将原料质量0.4%的混合气体注入机筒内的热塑性聚氨酯熔融体中，然后通过双螺杆的混合元件以及单螺杆输送降温静态混合器将热塑性聚氨酯/二氧化碳、二氯氟乙烷气体两相体系混合为均相体系；
（3）随后进入注塑系统储料室进一步均化，形成冷相发泡物，通过加热器将体系快速加热至温度150℃，使气体在热塑性聚氨酯熔融体中的溶解度急剧下降，气体从热塑性聚氨酯熔融体中析出形成大量的微孔气泡核，为了防止机筒内已形成的气泡核长大，机筒内双螺杆部分保持高压5～10Mpa、单螺杆部分保持高压8～20Mpa，保温发泡15min；
（4）当型腔充满压缩空气后，形成10MPa的背压，螺杆旋转挤压使含有大量微细气泡核的热塑性聚氨酯熔融体注入型腔内进行充模，充模模具温度130℃，控制注射时间为0.5s；
（5）当充模结束后，型腔内按0.4MPa/min的速率下降压力使气泡膨胀，同时模具的冷却作用使泡体固化定型。
【实施例2】
一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术，包括如下步骤：
（1）将经真空干燥箱80 ℃干燥3h的热塑性聚氨酯固体颗粒由料斗通过计量称定量加入机筒，通过螺杆的机械摩擦和加热器的加热作用使固体颗粒在温度150℃条件下熔融20min；
（2）将超临界二氧化碳、二氯氟乙烷气体混合由高压泵增压后通过计量阀的控制，将原料质量0.6%的混合气体注入机筒内的热塑性聚氨酯熔融体中，然后通过双螺杆的混合元件以及单螺杆输送降温静态混合器将热塑性聚氨酯/二氧化碳、二氯氟乙烷气体两相体系混合为均相体系；
（3）随后进入注塑系统储料室进一步均化，形成冷相发泡物，通过加热器将体系快速加热至温度170℃，使气体在热塑性聚氨酯熔融体中的溶解度急剧下降，气体从热塑性聚氨酯熔融体中析出形成大量的微孔气泡核，为了防止机筒内已形成的气泡核长大，机筒内双螺杆部分保持高压5～10Mpa、单螺杆部分保持高压8～20Mpa，保温发泡20min；
（4）当型腔充满压缩空气后，形成15MPa的背压，螺杆旋转挤压使含有大量微细气泡核的热塑性聚氨酯熔融体注入型腔内进行充模，充模模具温度150℃，控制注射时间为1s；
（5）当充模结束后，型腔内按0.4MPa/min的速率下降压力使气泡膨胀，同时模具的冷却作用使泡体固化定型。
【实施例3】
一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术，包括如下步骤：
（1）将经真空干燥箱80 ℃干燥3h的热塑性聚氨酯固体颗粒由料斗加入机筒，通过螺杆的机械摩擦和加热器的加热作用使固体颗粒在温度210℃条件下熔融15min；
（2）将超临界二氧化碳、二氯氟乙烷气体混合由高压泵增压后通过计量阀的控制，将原料质量0.8%的混合气体注入机筒内的热塑性聚氨酯熔融体中，然后通过双螺杆的混合元件以及单螺杆输送降温静态混合器将热塑性聚氨酯/二氧化碳、二氯氟乙烷气体两相体系混合为均相体系；
（3）随后进入注塑系统储料室进一步均化，形成冷相发泡物，通过加热器将体系快速加热至温度190℃，使气体在热塑性聚氨酯熔融体中的溶解度急剧下降，气体从热塑性聚氨酯熔融体中析出形成大量的微孔气泡核，为了防止机筒内已形成的气泡核长大，机筒内双螺杆部分保持高压5～10Mpa、单螺杆部分保持高压8～20Mpa，保温发泡20min；
（4）当型腔充满压缩空气后，形成20MPa的背压，螺杆旋转挤压使含有大量微细气泡核的热塑性聚氨酯熔融体注入型腔内进行充模，充模模具温度170℃，控制注射时间为2s；
（5）当充模结束后，型腔内按0.4MPa/min的速率下降压力使气泡膨胀，同时模具的冷却作用使泡体固化定型。
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术，其特征在于包括如下步骤：
（1）将热塑性聚氨酯固体颗粒由料斗通过计量称定量加入机筒，通过螺杆的机械摩擦和加热器的加热作用使颗粒熔融；
（2）将超临界二氧化碳、二氯氟乙烷气体混合由高压泵增压后通过计量阀的控制，将原料质量0.4%～0.8%的混合气体注入机筒内的热塑性聚氨酯熔融体中，然后通过双螺杆的混合元件以及单螺杆输送降温静态混合器将热塑性聚氨酯/二氧化碳、二氯氟乙烷气体两相体系混合为均相体系；
（3）随后进入注塑系统储料室进一步均化，形成冷相发泡物，通过加热器将体系快速加热，使气体在热塑性聚氨酯熔融体中的溶解度急剧下降，气体从热塑性聚氨酯熔融体中析出形成大量的微孔气泡核；
（4）当型腔充满压缩空气后，螺杆旋转挤压使含有大量微细气泡核的热塑性聚氨酯熔融体注入型腔内进行充模；
（5）当充模结束后，型腔内压力的下降使气泡膨胀，同时模具的冷却作用使泡体固化定型。
2.如权利要求1所述的一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术，其特征在于，所述步骤（1）中热塑性聚氨酯固体颗粒投料前需采用真空干燥箱经80 ℃干燥3h。
3.如权利要求1所述的一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术，其特征在于，所述步骤（1）中热塑性聚氨酯固体颗粒熔融条件为温度135～210℃，时间15～25min。
4.如权利要求1所述的一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术，其特征在于，所述步骤（2）中超临界二氧化碳、二氯氟乙烷的添加量为热塑性聚氨酯投料量的0.4～0.8%。
5.如权利要求1所述的一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术，其特征在于，所述步骤（3）中发泡条件为加热温度150～190℃，发泡时间15～20min。
6.如权利要求1所述的一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术，其特征在于，所述步骤（3）中为了防止机筒内已形成的气泡核长大，机筒内保持高压，双螺杆部分为5～10Mpa，单螺杆部分为8～20Mpa。
7.如权利要求1所述的一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术，其特征在于，所述步骤（4）中型腔内充满压缩空气后形成10～20MPa的背压，减少气泡在充模过程中的膨胀。
8.如权利要求1所述的一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术，其特征在于，所述步骤（4）中充模模具温度为130～170℃，注射时间为0.5s～2s。
9.如权利要求1所述的一种二氧化碳、二氯氟乙烷热塑性聚氨酯发泡注塑技术，其特征在于，所述步骤（5）中型腔内压力的下降速率为0.4MPa/min。
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